Estrazione a ultrasuoni con la canapa come materia prima
- Per la pianta di cannabis sativa si possono distinguere due specie: la marijuana e la canapa.
- Gli ultrasuoni sono noti come metodo superiore per isolare i cannabinoidi sia dalla marijuana che dalla canapa.
Estrazione a ultrasuoni dei cannabinoidi
La tecnologia di estrazione a ultrasuoni è altamente efficiente per rilasciare i composti attivi (cioè i cannabinoidi (CBD, THC, CBG), Oli essenziali, Terpeni ecc.) dal materiale vegetale come gemme, foglie e steli.
L'estrazione a ultrasuoni supera le tecniche di estrazione convenzionali grazie a diversi vantaggi:
L'estrazione assistita da ultrasuoni (UAE) è ben nota come tecnica di intensificazione del processo, che migliora il trasferimento di massa e rilascia rese più elevate di composti bioattivi come cannabinoidi, terpeni ecc.
L'estrazione a ultrasuoni produce estratti di alta qualità, poiché non richiede l'uso di solventi aggressivi e tossici per rilasciare i cannabinoidi. L'estrazione a ultrasuoni può essere eseguita, ad esempio, con acqua, miscela di acqua e alcol, alcol o olio (oliva, cocco) come solventi. Ciò rende l'estrazione assistita da ultrasuoni (UAE) molto più rispettosa dell'ambiente.
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Le delicate condizioni di estrazione dell'ultrasuonoterapia consentono di ottenere un estratto che offre le stesse proprietà, ma intensificate, della materia prima (ad esempio canapa, marijuana), con effetti sulla salute, gusto e odore superiori.
Gli estrattori a ultrasuoni Hielscher possono essere controllati con precisione. Grazie al pieno controllo dei parametri di processo, come l'intensità e la temperatura, è possibile ottenere un estratto di qualità eccezionalmente elevata. Poiché la sonicazione è un metodo di lavorazione non termico, si evita la degradazione termica dei componenti sensibili al calore. Le temperature di estrazione tra 0-60°C sono ottimali per ottenere estratti di qualità superiore.
Un altro vantaggio dell'estrazione a ultrasuoni è la rapidità del processo: L'intero processo di estrazione richiede solo pochi minuti per rilasciare i cannabinoidi dalle cellule della pianta, mentre altre tecniche di estrazione richiedono ore o addirittura giorni di lavorazione.
Sia i costi di investimento che quelli operativi sono minimi rispetto ad estrattori alternativi, come quelli a CO2 supercritica. I sistemi di estrazione a ultrasuoni garantiscono un RoI molto rapido.

UP400St per l'estrazione di cannabinoidi dalla canapa
- Estratti di alta qualità
- Eestrazione più completo
- Tasso di estrazione più elevati
- Estratto a spettro completo
- Uso di vari solventi
- Non tossico
- Metodo non termico (a freddo)
- Processo di estrazione rapida
- Sicuro e facile da usare
- scalabilità lineare
Canapa contro marijuana
La cannabis è una famiglia di piante che può essere classificata in C. Indica e C. Sativa. La canapa e la marijuana sono specie di Cannabis Sativa.
Quando si confronta la canapa con la marijuana, c'è un'enorme distinzione; mentre la canapa contiene una concentrazione molto bassa di THC (0,3% o meno), la marijuana è ricca di THC con concentrazioni tra il 15% e il 40%.
Pertanto, fino a poco tempo fa la canapa veniva coltivata principalmente per scopi industriali. Oggi la canapa è apprezzata anche per la sua produzione di CBD. Il CBD è un cannabinoide non psicoattivo che ha proprietà antinfiammatorie e ansiolitiche. La marijuana viene coltivata principalmente per il suo contenuto di THC, utilizzato per scopi ricreativi e medicinali.
L'olio di canapa e il CBD, il principale cannabinoide presente nella canapa, sono sostanze promettenti che vengono somministrate per aiutare condizioni mediche come ansia, infiammazione cronica, malattie autoimmuni, dolore, mal di testa ed emicrania, disturbi gastrointestinali, oltre ad altre.

Il sonicatore a sonda UP400St è un popolare estrattore a ultrasuoni utilizzato per l'isolamento di CBD, THC, CBG, CBN, altri canabinoidi e terpeni da canapa e marijuana.
Estrattori a ultrasuoni ad alte prestazioni
Hielscher Ultrasonics offre piccolo, medie dimensioni e Industriale processori a ultrasuoni, che possono funzionare 24 ore su 24, 7 giorni su 7. A seconda della materia prima e del volume del processo, siamo in grado di offrire un sistema di estrazione a ultrasuoni adatto alle vostre esigenze. È possibile scegliere tra estrazione in batch e in continuo. La scalabilità successiva a capacità di processo maggiori può essere effettuata facilmente, poiché i processi a ultrasuoni possono essere scalati linearmente.
I sistemi pilota e industriali Hielscher sono in grado di fornire ampiezze molto elevate – che consentono di eseguire ampiezze fino a 200µm in modo affidabile e continuo, con un funzionamento 24 ore su 24, 7 giorni su 7. Per ampiezze ancora maggiori, sono disponibili sonotrodi a ultrasuoni personalizzati. La robustezza dei sonicatori Hielscher consente di operare in condizioni di lavoro gravose e in ambienti difficili.
In qualità di produttore di lunga data di estrattori a ultrasuoni ad alta potenza, Hielscher è il vostro partner affidabile per un'estrazione sofisticata. Noi consultare e assistiamo i nostri clienti con le nostre conoscenze e li guidiamo dalla verifica di fattibilità all'installazione industriale.
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Installazione di Hielscher UIP4000hdT, un estrattore a ultrasuoni da 4kW, per l'estrazione industriale.
Letteratura / Riferimenti
- Casiraghi A., Gentile A., Selmin F., Gennari C.G.M., Casagni E., Roda G., Pallotti G., Rovellini P., Minghetti P. (2022): Ultrasound-Assisted Extraction of Cannabinoids from Cannabis Sativa for Medicinal Purpose. Pharmaceutics. 14(12), 2022.
- Espinoza-Silva, Clara, Pascual, Erika, Delgadillo, Yacnehs, Flores, Omar R., Artica, Luis M., Marmolejo, Doris and Baños-Medina, Lilian (2023): Optimization of extraction using surface response methodology and quantification of cannabinoids in female inflorescences of marijuana (Cannabis sativa L.) at three altitudinal floors of Peru. Open Agriculture, Vol. 8, No. 1, 2023.
- Uzma Altaf, A Rouf, Varsha Kanojia, Qudsiya Ayaz, Imtiyaz Zargar (2018): Ultrasound treatment: A novel processing technique for food preservation. The Pharma Innovation Journal 2018; 7(2): 234-241.
- Renata Vardanega, Diego T. Santos, M. Angela A. Meireles (2014): Intensification of bioactive compounds extraction from medicinal plants using ultrasonic irradiation. Pharmacogn Rev. 2014 Jul-Dec; 8(16): 88–95.
Particolarità / Cose da sapere
L'estrazione a ultrasuoni si è affermata come la tecnica più efficace e facile da usare per l'estrazione di composti bioattivi dalle piante. L'esempio più evidente di estrazione di successo è l'isolamento del CBD e di altri cannabinoidi dalla cannabis.
Ultrasuoni e metodi di estrazione convenzionali
L'immersione in etanolo è un metodo semplice, ma richiede molto tempo, la capacità del processo è limitata e i costi del solvente e dell'energia sono elevati. I residui di solvente nel prodotto finale interferiscono con l'obiettivo di produrre un estratto di alta qualità.
L'estrazione con un sistema chiuso di idrocarburi richiede l'uso di combustibili fossili, per cui nel prodotto finale si possono trovare sostanze cancerogene come il benzene.
I sistemi di estrazione di CO2 supercritica hanno un costo di investimento elevato e un consumo energetico elevato. Gli estrattori di CO2 supercritica richiedono personale ben addestrato per il funzionamento, poiché i sistemi di CO2 ad alta pressione sono pericolosi da gestire. Quando la CO2 fuoriesce, può causare la morte per asfissia dei lavoratori presenti.
L'estrazione con acqua critica è un'alternativa rispettosa dell'ambiente, che è lenta e rilascia solo una piccola parte dei composti bioattivi.
estrazione ad ultrasuoni
L'estrazione a ultrasuoni è una tecnica di estrazione intensiva che può essere utilizzata in combinazione con acqua (senza solventi) così come con Solventi come etanolo, etanolo-acqua, glicerina, metanolo, oli vegetali o altri solventi a scelta. L'estrazione a ultrasuoni favorisce il trasferimento di massa in modo che rese in estratto del 95-99% si possono ottenere. La sonicazione può essere facilmente scalata e produce estratti di alta qualità.
Un estrattore a ultrasuoni di piccole dimensioni come UP400St (400W) è in grado di lavorare un lotto fino a 10 litri in 5-15 minuti (a seconda dei parametri di processo, come la materia prima (fresca o essiccata; gemme, foglie, steli), il solvente e la temperatura).
Il potente estrattore a ultrasuoni da 2 kW UIP2000hdT può essere utilizzato come sistema in linea. In modalità di flusso passante, il UIP2000hdT Lavora facilmente da 200 a 800 l/ora (anche in base ai parametri di processo).
Il costo dell'investimento per un processore a ultrasuoni è basso rispetto a un estrattore di CO2. Anche i costi energetici per il funzionamento sono trascurabili. Gli estrattori a ultrasuoni sono molto sicuri da utilizzare, facili da pulire e richiedono una manutenzione molto ridotta.
cannabis
I composti bioattivi della pianta di cannabis (sia canapa che marijuana) hanno guadagnato molta attenzione nel passato prossimo. Soprattutto per il cannabinoide cannabidiolo (CBD) sono stati dimostrati molti benefici per la salute, che vanno dalle proprietà antitumorali e antinfiammatorie agli effetti antidolorifici e antidepressivi. Oltre al cannabidiolo, la pianta di cannabis contiene molti altri cannabinoidi come il THC (tetraidrocannabinolo), il cannabinolo (CBN), il cannabigerolo (CBG), il cannabicromene (CBC) e il cannabinodiolo (CBND). I cannabinoidi hanno dimostrato un immenso potenziale terapeutico e sono al centro di numerosi studi di ricerca.
L'interazione tra i vari cannabinoidi e altri composti bioattivi come terpeni, polifenoli, flavonoidi e alcaloidi sembra portare a benefici per la salute ancora migliori. L'interazione tra diversi terpeni, diversi cannabinoidi e altri composti vegetali è chiamata “Effetto Entourage”. A causa di questi effetti di entourage, gli estratti a spettro completo, che possono essere ottenuti con successo tramite estrazione assistita da ultrasuoni (UAE), sono noti per gli eccezionali effetti terapeutici.
Terpeni della cannabis
I terpenoidi sono componenti di oli essenziali che si trovano nelle piante. La pianta di cannabis è molto ricca di Terpeni. Nella cannabis, i terpeni sono prodotti nei tricomi della pianta. I tricomi sono i cristalli lucidi e appiccicosi che aderiscono alle foglie e alle cime. Questi tricomi sono il meccanismo di difesa naturale della pianta di cannabis, che la protegge da insetti e animali. Grazie all'odore fragrante, i terpeni agiscono come repellenti. Per noi umani, la caratteristica più evidente dei terpeni della cannabis è il loro odore. Questi terpeni contribuiscono ai molteplici benefici per la salute della pianta di cannabis (canapa e marijuana).
Oltre all'aroma e al profumo, le molecole di terpene sono potenti sostanze botaniche che offrono diversi benefici medici.
Sia la marijuana che la canapa del genere Cannabis Sativa contengono una quantità eccezionale di terpenoidi e contengono più di 100 tipi diversi di queste sostanze.
Ogni terpene ha proprietà uniche che vanno da quelle sedative a quelle edificanti. Per esempio, il nerolidolo ha effetti sedativi e ansiolitici, il linalolo aiuta a gestire i sintomi dell'ansia e dell'artrite, mentre il mircene è noto per alleviare il dolore cronico. I terpeni β-mircene, Ɣ-pinene e umulene riducono l'infiammazione e hanno effetti analgesici.
Diversi terpeni sono unici della cannabis, ma molti dei terpeni che si trovano nella cannabis sono presenti anche in molte altre piante. Il cariofillene si trova, ad esempio, nelle verdure a foglia verde, Luppolo così come nel rosmarino e nell'origano. Il limonene è il principale terpene presente negli agrumi, come limoni e arance.
L'effetto Entourage
Ogni terpene è noto per i suoi effetti terapeutici specifici. Tuttavia, i terpeni e altri composti botanici come i polifenoli e i flavonoidi sono noti per i loro eccezionali effetti sinergici, che si traducono in una migliore simbiosi tra i cannabinoidi. Questa interazione di vari composti bioattivi è nota come “Effetto Entourage“.
L'effetto entourage rende i terpeni più biodisponibili e aiuta l'organismo ad assorbire i cannabinoidi in modo più efficiente.
Tipi di composti bioattivi
Il numero, la concentrazione e la varietà dei composti bioattivi sono responsabili delle proprietà medicinali di un estratto botanico. Questi composti bioattivi sono sintetizzati come metaboliti secondari, che non contribuiscono alla crescita o alla fotosintesi delle piante. Tuttavia, sono fondamentali per le piante’ sopravvivenza e interazione con l'ambiente. I composti bioattivi botanici possono essere ampiamente classificati nelle tre classi dei terpeni e terpenoidi, degli alcaloidi e dei composti fenolici. I composti fenolici sono il gruppo di metaboliti secondari più ampiamente distribuito nel regno vegetale e sono ben noti e apprezzati per i loro effetti antiossidanti. Un'altra importante classe di composti fenolici a basso peso molecolare è costituita dai flavonoidi, che presentano anch'essi effetti antiossidanti molto forti.
La gamma di composti fenolici comprende acidi fenolici come l'acido benzoico e l'acido idrossicinnamico, flavonoidi come flavoni e flavonoli, lignani e stilbeni. Un estratto a spettro completo (ad esempio ottenuto da estrazione a ultrasuoni dalla cannabis) comprende tutti questi diversi composti botanici, che presentano gli effetti più ampi sulla salute.
Il principio di funzionamento dell'estrazione a ultrasuoni
L'estrazione a ultrasuoni si basa su onde acustiche (ultrasuoni) accoppiate a un mezzo liquido. Le onde ultrasonore intense generano cicli di alta pressione/bassa pressione. A causa dei differenziali di pressione durante la propagazione delle onde ultrasonore attraverso il liquido, si formano bolle di cavitazione. L'implosione di queste bolle di cavitazione genera condizioni ad alta densità energetica.

L'estrazione a ultrasuoni di composti attivi e oli essenziali si basa sul principio di funzionamento di Cavitazione acustica. La figura sopra mostra l'effetto del collasso di una bolla di cavitazione e il conseguente rilascio di olio essenziale dal materiale vegetale.
fonte: Altaf et al. 2018
Le condizioni in prossimità delle bolle di cavitazione implodenti possono essere estreme – producendo temperature fino a 4500°C e pressioni fino a 100 MPa. L'imlosione e i conseguenti differenziali di pressione provocano forze di taglio e turbolenze molto elevate nel punto caldo della cavitazione. La combinazione di questi fattori di differenziali di pressione, calore e taglio favorisce il trasferimento di massa e quindi i processi di estrazione. Grazie alle intense forze di cavitazione ultrasonica, le cellule (ad esempio di piante, batteri o tessuti) vengono disgregate e il materiale intracellulare (come oli, lipidi, proteine e composti attivi) viene rilasciato nel solvente circostante.
L'estrazione a ultrasuoni è quindi il metodo preferito per intensificare i processi di estrazione.